1.14 半导体电路基础--三极管(二)
1.14.1 从一种三极管电路开始
相信大部分朋友对此三极管的特性是迷糊的,如下图
放大、饱和、截止特性图
实际上作者觉得上图就是反人类的:)
一个焦点的知识还没有分析清楚,我们从上图能看到多少知识点?
1、饱和区是什么?这部分面积的真正含义是什么? 2、放大区是什么?这部分面积的真正含义是什么? 3、截止区是什么?这部分面积的真正含义是什么? 4、Ib Uce/v Ic/mA 又是什么? 5、80uA 40uA这两根线是是怎么来的?
看下图
三极管的CE极可以看成一个可改变大小的电阻R2(可调电阻)
我们知道三极管一个基本特性 b极电流大 ce极电流就大 b极电流小,ce间电流就小
R2上的电压怎么算(c点电压)? 这就是基本的分压公式。
Vce 代表CE间的电压,也就是R2上的电压,也就是C点的电压(因为E直接接地了)
Vce = Vcc*R2/(R2+R1)
这个公式难理解?
串联电阻分压 R2+R1 是总电阻,R2占总电阻的比例是R2/(R2+R1),
因为 电压比=电阻比
所以 总电压/R2分得得电压 = 总电阻/R2
因为 Vcc/Vce = (R2+R1)/R2
所以 Vce = Vcc*R2/(R2+R1)
关键是看变化,中国学生习惯了列公式,但是公式反映出得是固定得模式,反应不出变化。
所以折线图、面积图、雷达图等等可以反映出变化。
我们一般是把折线图、面积图直接给出,但是忘了折线图得绘制过程给同学们展示出来,我觉得这就是导致难于理解得根源。
费曼说过,要想学会一样东西,最好得方法是把它做出来!
首先我们打开excel表格
VCC 输入一列 都是5V R1 输入 都是1000 = 1K R2 输入 算个公式 每一行+500 R2/(R2+R1) 作为一列 ....
最后得到下图
然后我们根据这组数据,做出图表
R2这个代表CE极之间得电阻就反映出了,为什么b极电压与C点电压成反向变化,C点电压和电流成反向变化。
也就是我们常说的
b极电流大 CE极电流大 C极电压反而减小
b极电压大了 b极电流大 CE电流增大,C点电压减小
b与c之间电压成反向变化,电流成正向变化
只要把CE看成一个可变电阻一目了然。
1.14.2 放大、截止、饱和到底怎么回事
b极电流大小改变了 CE间的电阻,也就是管道的大小 相应的改变了电流的大小,但是因为R1 已经限制了电流
所以电流最大也不会超过 Vcc/R1 当R2最大时 电流最小
我们这节课解决一个关键问题,就是为什么CE间电流大了,反而C点电压还小了,就是因为CE间电阻变小了,导致压降变小。
一定记得核心是,b极电流增大,导致CE通道变大,电阻变小,根据分压公式算出来,C点电位下降,CE间电压减小
能量不能凭空消失,电流*电压是能量,VCC和R1、R2共同决定了能够提供给CE管道的能量,当管道变大时,VCC/(R1+R2)是总电流。
但是R2阻值变得太大时,总电流变小,流过R2的电流忽略不计,R2上端R1下端承受了无穷的压力(不能大过电源电压VCC,最高是VCC),这个时候就是三极管截止,也就是R2大到一定程度时,电流不流动了,三极管处于截止区。
当R2阻值变小,R2逐渐向0变化,总电流=Vcc/(R2+R1)变大,总电流最大不能超过Vcc/R1, 当电流大到一定程度,b极电流已经不能正比例反映出和CE极之间电流的关系,这时候就已经处于饱和区了。
R2 阻值在一定范围内,b极电流正好和ce极电流成倍数关系,也就是所谓的Ib=βIc 这个时候三极管正好工作在放大区。
那么核心是什么就是CE极之间的阻抗,也就是类比于可调电阻R2的阻抗变化就决定了三极管工作在那种状态,也就是放大、饱和、截止的三极管的三种工作状态!
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